Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время в электрических сетях высокого напряжения находят все более широкое применение управляемые подмагничи-ванием реакторы с предельным насыщением магнитной цепи. Растущая потребность в этом оборудовании со стороны многих энергосистем России и других стран определяется его уникальными возможностями и высокими технико-экономическими показателями. Плавность и большой диапазон регулирования этих реакторов при низком уровне нелинейных искажений и простоте эксплуатационного обслуживания позволяет по новому и гораздо эффективнее решать проблемы компенсации емкостных токов однофазного замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью, обеспечивать регулирование реактивной мощности, поддержание уровня напряжений и уменьшение потерь. Вопросы регулирования перетоков реактивной мощности и поддержания допустимого уровня напряжений особеїшо обострились в последние годы в энергосистемах России для сетей напряжением 110 кВ и выше в связи со спадом промышленных нагрузок и ростом избытков реактивной мощности. Эти задачи все труднее решать ране установленным оборудованием, что подтверждается соответствующими работами института Энергосетытрсект.
Управляемый подмапшчиванием реактор является комплексом технических средств, состоящим, как правило, из электромагнитной части, устройства подмагничивания, системы управления и релейной защиты. Создание и внедрение таких комплексов требует решения большого числа научно-технических и организационных задач, связанных как с разработкой н изготовлением составных частей, так и с обеспечением электромагнитной совместимости с существующим оборудованием, проведением сетевых испытаний и гарантийного обслуживания после ввода в эксплуатацию.
Наряду с разработкой и промышленньш внедрением новых типов управляемых реакторов не менее актуальными являются проблемы исследования их режимов в реальных электрических сетях и разработки на этой основе систем управления, регулирования, защит и автоматики, а также способов и устройств повышения быстродействия реакторов различного назначения. Эти вопросы до последнего времени не имели теоретического обоснования и соответствующих технических решений.
Разработке этих проблем, созданию комплексов дугогасящих и шунтирующих реакторов нового типа, а также организации их сетевых испытаний и промышленного внедрения в энергосистемах посвящена настоящая работа.
Цель работы. Разработка и промышленное внедрение комплексов управляемых подмагничиванием реакторов с предельным насыщением магнитной цепи для электрических сетей высокого напряжения. Разработка принципов, способов и устройств повышения быстродействия, регулирования и защиты дугогасящих н шунтирующих реакторов, организация их испытаний и ввода в эксплуатацию.
Основные задачи исследования,
в исследовать динамические характеристики управляемых реакторов (УР) с предельным насыщением магнитной цепи, разработать способы и устройства повышения их быстродействия;
в выбрать алгоритмы, разработать принципы и схемотехнические решения для систем управления УР различного назначения;
исследовать переходные процессы в нормальных и аварийных режимах работы УР в электрических сетях, выбрать состав защит и способы их реализации;
в на основе анализа опыта проведения наладки, натурных испытаний и опытно-промышленной эксплуатации УР разработать рекомендации и организационно-технические решения по внедрению нового типа управляемых подмагни-чиванием реакторов различного назначения в энергосистемах. Основные положения, выносимые на защиту.
-
Результаты исследования динамических характеристик УР, разработка принципов и реализации новых способов повышения их быстродействия.
-
Выбор алгоритмов и разработка технических решений систем управления, регулирования, защит и автоматики (СУРЗА) для трехфазных управляемых шунтирующих реакторов (УШР).
-
Способы измерения параметров электрической сети и разработка систем автоматической настройки компенсации (САНК) для дугогасягдих реакторов (ДГР) нового типа.
-
Анализ особенностей работы и переходных процессов УР в электрических сетях, разработка новых принципов, выбор состава релейной защиты и способов ее реализации.
-
Обобщение и анализ опыта испытаний, наладки и промышленной эксплуатации УР различного назначения, разработка методик, программ, технической и эксплуатационной документации
-
Новые технические решения и практические разработки макетных, опытных н промышленных образаов.
Научная новизна и значимость.
На основе исследования динамических режимов впервые предложены способы и разработаны схемы повышения быстродействия УР, более чем на порядок улучшающие их динамические характеристики и позволяющие существенно расширить область применения. Обоснованы и технически разработаны способы безинерционного набора мощности и перехода реактора в требуемый установившийся режим.
Выбраны способы измерения регулируемых параметров и разработаны алгоритмы для систем управления УР различного назначения и мощности, обеспечивающие автоматические и автоматизированные режимы работы комплексов с управляемыми реакторами в энергосистемах.
Исследованы переходные процессы УР в электрической сети в аварийных режимах при внешних и внутренних повреждениях, выбран объем релейных защит и предложены новые способы реализации защит от внутренних повреж-
[ений в реакторах, обеспечивающие повышенную в сравнении с традиционны-ш способами чувствительность.
Практическая ценность и внедрение.
Совместно с заводами-изготовителями созданы и внедрены в промыш-іенную эксплуатацию комплексы управляемых подмагничиванием реакторов гового типа различных классов напряжения и назначения.
Разработанные в ходе исследований схемы повышения быстродействия УР, алгоритмы управления, новые способы защиты от аварийных режимов позволили выбрать оригинальные и рациональные схемотехнические решения при реализации СУРЗА УР, позволившие обеспечить оптимальные автоматические режимы комплексов УР в энергосистеме и их надежную защиту от аварийных режимов. Полученные результаты использованы:
а при разработке, проектировании, изготовлении, испытаниях, опытной эксплуатации и внедрении в Пермэнерго головного промышленного образца трехфазного управляемого шунтирующего реактора 110 кВ, 25 МВА типа РТУ-25000/110-У1 ; а при разработке и внедрении в промышленную эксплуатацию трехфазного шунтирующего реактора типа РТУМ-1440/6,3 на ЦРП завода «Электросталь» Московской области; в при разработке, вводе в эксплуатацию на объектах заказчиков и гарантийном обслуживании серии управляемых дугогасящих реакторов для сетей 6-10 кВ типа РУОМ; в при подготовке технических условий, технических заданий и технико-коммерческих предложений на шунтирующие управляемые реакторы напряжением 330-500 кВ для РАО ЕЭС России ; в при подготовке и проведении типовых, приемо-сдаточных и сертификационных испытаний УР различных модификаций: при разработке эксплуатационной технической документации и проектных
данных для установки УР в энергосистемах России, в при разработке и изготовлении систем управления типов СУРЗА, САУРТ, САНК и устройств РЗА для шунтирующих и дугогасящих реакторов.
Публикация и апробация. По теме диссертации опубликовано 25 работ, из них 7 патентов. Основные положения и разделы диссертации опубликованы в журналах «Электротехника», «Энергетик» и др., а также докладывались и обсуждались на ряде семинаров, конференций и симпозиумов, в частности, на международных симпозиумах ассоциации ТРАВЭК в 1995-99 гг., на Научно-техническом совете РАО ЕЭС России в мае 1998 г., на НТС ОЭС Сибири в декабре 1998 г., на секции АЭН РФ, на кафедре Электрических станций Санкт-Петербургского технического университета.
Результаты исследований и разработок проверены практическими расчетами и экспериментальными данными физических моделей и макетных образцов, сетевыми испытаниями и промышленной эксплуатацией в энергосистемах комплексов УР различных назначений и классов напряжений.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и приложений. Список литературы содержит 118 наименований. Объем диссертации составляет 254 листа, в том числе 160 страниц машинописного текста, 45 страниц рисунков и 49 страниц приложений.
